近年来,随着新能源发电、电动汽车、通信电源以及智能电网等新兴应用快速发展,对电力电子装置的效率和应用环境提出了更为严苛的要求。以碳化硅金氧半场效晶体管（SiC MOSFET）为代表的第三代宽禁带半导体器件突破了传统Si器件的材料性能限制,具有高开关速度、低导通损耗、耐高温等性能优点,满足了新一代电力电子应用对功率器件的需求,具有非常广阔的市场应用空间。但是SiC MOSFET可靠性问题仍是制约其大规模推广应用一个关键因素。尤其是在一些对可靠性要求较高的关键电力电子应用装置中,如轨道交通,电动汽车和航空航天等,电力电子装置稳定可靠运行至关重要。一旦功率器件出现失效,可能会造成重大安全问题。而功率器件发生退化,可能会影响变换器的正常运行,增加电力电子应用的维护成本,造成经济损失。为此,迫切需要对SiC MOSFET的坚固性与可靠性进行深入研究,探究SiC MOSFET的失效机理和退化机理,探索提升器件坚固性的方法,为SiC MOSFET在关键电力电子应用场合应用奠定理论基础。本论文对SiC MOSFET的坚固性与可靠性开展了研究,本文的研究重点和主要内容包括以下几个方面:首先,分别探究了SiC MOSFET在第一象限和第三象限运行时,器件在极端工况大电流冲击下的坚固性与失效机理。其次,探究了SiC MOSFET在功率循环应力下及在复合应力下SiC MOSFET的退化机理。最后,提出了基于SiC MOSFET动态阈值电压的结温在线监测方法。（一）探究了SiC MOSFET短路坚固性及其失效机理。研究了栅极电压,直流母线电压和温度对SiC MOSFET短路坚固性和短路失效模式的影响,发现了SiC MOSFET两种主要短路失效模式。建立了SiC MOSFET的TCAD电热仿真模型,分析SiC MOSFET在短路情况下芯片内部温度分布。理论分析了两种现象背后栅极漏电流(Igss)和漏极漏电流(Idss)的产生机理,通过物理失效分析揭示了SiC MOSFET栅极层间介质层在短路高温下破坏失效机理。最后,提出了提升SiC MOSFET在短路情况下栅介质层坚固性的方法。（二）探究了SiC MOSFET体二极管浪涌坚固性及其失效机理。对比研究了SiC MOSFET体二极管,SiC JMOS体二极管及SiC肖特基二极管的浪涌坚固性,分析了栅极关断电压对体二极管浪涌坚固性的影响,仿真研究了SiC MOSFET体二极管在浪涌冲击下器件内部结温分布,对比了三种SiC二极管在浪涌冲击下的失效机理。提出了提升SiC MOSFET体二极管浪涌坚固性的方法。（三）揭示了SiC MOSFET体二极管在重复浪涌冲击下的可靠性及其退化机理。分别探究了浪涌电流幅值,浪涌冲击次数和栅极关断电压等因素对SiC MOSFET退化的影响。重点分析了SiC MOSFET在体二极管浪涌冲击下栅氧的电场应力与栅极关断电压和浪涌电流的内在关系。提出了SiC MOSFET在多次浪涌冲击下抑制栅氧退化的方法。（四）提出了基于SiC MOSFET动态阈值电压的结温在线监测方法。建立了动态阈值电压电路分析模型,探究了栅极回路寄生电感,栅极驱动电阻以及功率回路寄生电感等对动态阈值电压温度敏感度的影响。设计了动态阈值电压在线监测电路,并通过双脉冲实验对该在线监测方法的有效性进行了验证。（五）揭示了SiC MOSFET在复合应力工况下的可靠性及其退化机理。考虑到传统老化测试方法是通过简化方式模拟器件在单一应力条件下的退化情况,不一定能有效地反映在实际复合应力工况下SiC MOSFET的真实退化情况。选择PFC电路作为一种典型应用场景,同时考虑温度和电场应力等因素对SiC MOSFET退化的影响。揭示了SiC MOSFET动态参数和静态参数在复合应力下的退化机理。仿真分析了SiC MOSFET栅氧退化与器件开关过程中内部电场应力变化的内在联系,并对栅氧热空穴俘获现象进行了实验验证。最后,讨论了在功率循环应力下与复合应力下SiC MOSFET退化机理的差异。